填充碳納米管的制備、表征及電化學(xué)分析應(yīng)用.pdf

1、碳納米管因其具有優(yōu)異的電學(xué)及力學(xué)性能而備受關(guān)注。一維的空腔結(jié)構(gòu)是碳納米管最重要的結(jié)構(gòu)特征之一，可以將其作為納米尺度的限域反應(yīng)器。用外來(lái)物質(zhì)填充碳納米管的內(nèi)腔形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳納米管的非共價(jià)鍵修飾，可以在保持其結(jié)構(gòu)完整性的前提下賦予碳納米管新穎的性質(zhì)，這便是本論文工作的出發(fā)點(diǎn)。 目前，填充碳納米管的方法主要有兩步法和原位填充兩大類。本文在第一章對(duì)這兩類方法做了較為全面的綜述。第二章和第三章分別以不同方法制備了填充碳納米管。

2、 實(shí)施兩步法填充工作的前提條件是獲得一定量的優(yōu)質(zhì)碳納米管，因此，第二章從少壁碳納米管的制備工作出發(fā)，通過(guò)改變催化劑組成、碳源濃度等參數(shù)優(yōu)化產(chǎn)物的質(zhì)量。以鹽酸浸泡法對(duì)產(chǎn)物碳納米管進(jìn)行純化處理，在此基礎(chǔ)上，利用液相擴(kuò)散法對(duì)其進(jìn)行熒光染料的填充，用熒光光度計(jì)考察了填充結(jié)果。此外，首次以二氧化硫作為助劑，研究其對(duì)碳納米管生長(zhǎng)過(guò)程的影響，并在合適的二氧化硫濃度下制備了少壁碳納米管。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也得到了碳囊、填充碳納米管、螺旋碳等具有特殊結(jié)構(gòu)的

3、納米碳材料。 與染料填充碳納米管截然不同，原位填充是在碳納米管生長(zhǎng)的同時(shí)向其空腔內(nèi)引入外來(lái)物質(zhì)。在深入理解上述過(guò)程的基礎(chǔ)上，對(duì)化學(xué)氣相沉積制備碳納米管的方法進(jìn)一步深化，選擇無(wú)水氯化鐵為浮動(dòng)催化劑前驅(qū)體，實(shí)現(xiàn)了鐵填充碳納米管的大量制備。而在此之前，人們一直是將二茂鐵作為最理想的催化劑前驅(qū)體。通過(guò)ESEM、TEM、XRD、Raman、TG、VSM等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了全面的表征。研究了催化劑前驅(qū)體蒸發(fā)溫度、氫氣濃度對(duì)制備結(jié)果的影響，并在